Comment créer des caustiques en rendu temps réel

Préface

Qu'est-ce que la caustique ?

Have you ever heard of 'caustic'?

The word may sound a bit alien to you, but I'm sure you've bumped into it in daily life.

Découvrez ces deux images ci-dessous – elles vous donnent un aperçu de ce à quoi ressemblent généralement les caustiques.

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Alright, let's break it down. By definition, caustics refer to light's journey from the light source, bouncing off or bending at the specular surface (be it once or multiple times), then hitting a diffuse surface, and finally contributing to what a camera or your eyes capture.

Si nous devions esquisser cela sur un diagramme d'analyse de chemin optique, cela ressemblerait à ceci :

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Le rayon lumineux frappe le lapin en verre deux fois, réfracte, puis frappe la table diffuse avant de finalement parvenir à l'appareil photo.

Quand les caustiques apparaissent-ils ?

Sur la base de la définition des caustiques, nous pouvons la résumer en trois éléments clés qui donnent naissance à ce phénomène :

1. Une source lumineuse qui émet les rayons lumineux (pour être plus précis, des photons caustiques);
2. Une surface spéculaire qui réfléchit ou réfracte la lumière (comme le verre, le métal, etc.) ;
3. Une surface diffuse qui présente des caustiques.

Here's a fun fact: in real life, any light can cause caustics. But in rendering engines, caustics are simulated by having the light source emit what we call 'caustic photons'.

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Some "Stereotypes" about Caustics

Depuis longtemps, la grande majorité des utilisateurs de logiciels de rendu avaient deux grands stéréotypes concernant le rendu des caustiques :

1. Les principes des caustiques sont abstraits et nécessitent d'apprendre à définir une série de paramètres.
2. Caustics are an "advanced" effect, thus requiring a long time to render it.

These two issues do exist. Caustics are all about how light sources and materials work together. To get caustics right, you have to fine-tune the light parameters, figure out the translucency of the material, and get the sampling parameters spot on. If anything goes wrong here, caustics won't look good. Moreover, it does take some time for caustics to settle into a noise-free result, and all rendering software are working hard to speed things up.

D5 Solution de caustiques en temps réel

Points forts

D5 Render introduit la fonctionnalité de rendu des caustiques dans sa version 2.5. Pour remédier aux difficultés liées aux caustiques, D5 Render propose les deux solutions phares suivantes :

1. Paramètres simplifiés

D5 a transformé ces paramètres de caustiques complexes en commutateurs faciles dans les panneaux lumière et matériaux. Donc, en deux clics, vous pouvez obtenir un bel effet de réfraction . No more fiddling with parameters - it's all preset and ready to go.

In D5, four basic light sources (point light, spotlight, strip light and rect light) and Sunlight (Geo Sky, HDRI-Sun) can all emit caustics. The "custom" material can present reflective caustics, while "water" and "transparent" materials can handle both reflective and refractive caustics.

2. Rendu en temps réel

D5 Render's caustics feature is now real-time. That means the feedback between light and material is super clear and fast. No more waiting around - you see the changes as they happen.

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Remarque :

Dans le rendu en temps réel, nous réduisons un peu la précision des caustiques pour améliorer les performances.

Mais lorsqu'il s'agit de produire des images ou des vidéos, la précision sera encore améliorée, nécessitant plus de mémoire.

Dans les coulisses

En gros, D5 génère des caustiques en temps réel de la manière suivante :

Tout d'abord, il émet des photons à partir d'une source lumineuse et les laisse se propager, en les faisant réfléchir et se réfracter. Il enregistre ensuite leur position et leur couleur dans l'espace.

Ensuite, en utilisant les informations de position et de couleur de ces photons, il effectue des calculs de diffusion pour déterminer l'effet des caustiques dans l'espace écran.

Puis, il réduit le bruit temporel et spatial dans l'effet de réfraction, avant de le superposer finalement à l'image.

Comment créer des caustiques dans D5

Prenez cette scène comme exemple :

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La lampe BE WATER est fabriquée dans un modèle de tube en verre avec une surface inégale.

(Note : vous pouvez aussi créer un aspect irrégulier avec une carte normale qui affecte également les caustiques.)

To rotate the glass tube, you can set a keyframe animation for it in D5's video mode, or create one in DCC software and import it into D5 as an .abc file.

Then, place some light sources under the rotating glass tube and turn on their Caustics switch. After selecting the material of the glass tube, change its material template to 'Transparent' and switch on 'Caustics'.

L'effet des caustiques apparaîtra immédiatement, rendant la lampe BE WATER réaliste.

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Vous pouvez ajuster les paramètres d'Intensité des caustiques et de Douceur de la lumière pour obtenir l'effet désiré :

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